隧道的修建方法

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隧道的修建方法范文第1篇

关键词　地铁车站　盾构隧道　三条平行隧道结构　力学行为　设计与施工

目前，在我国城市地下铁道建设中，盾构法因其良好的防渗漏水性、安全快速、对环境影响小等优点得到了大量采用，如上海、广州和南京等，但仅限于单线区间隧道。如果能直接采用盾构法或在盾构隧道的基础上扩建地铁车站，可有效地提高盾构设备的作业长度，无需先修建车站作为盾构机的进出井， 这样可缩短建设周期，并从总体上较大幅度地降低工程造价，还可解决采用明挖法修建地铁车站时大量占用交通要道、影响车辆通行等弱点。在国外这种方法得到了大量采用，如日本在盾构隧道的基础上，采用托梁法或半盾构法扩挖建成地铁车站(东京地铁7 号线的永田町车站)，以及直接采用固定式或分离式连体盾构机修建地铁车站(都营地铁12 号线饭田桥站和六本木站);而前苏联，以小盾构隧道作为拱座，修建单拱结构(单层或双层) 作为地铁车站， 或直接用直径为9～10 m 的盾构机建成三条平行隧道车站(基辅地铁车站) [ 1 ，2 ] 。

结合广州地铁三号线林和西路站，作者在国内首次对在区间盾构隧道的基础上修建地铁车站的方案进行了研究，提出了三条平行隧道岛式站台车站方案。该车站结构系在两条已经建成的区间盾构隧道中间，再单独采用暗挖法修建一条结构独立的隧道作为站台，用联络通道的方式将该隧道与盾构隧道联结，站厅设在地面或两端地下，站台两端还可设辅助用房。其断面的尺寸根据《广州市轨道交通三号线工程总体策划纲要(讨论稿) 》(2001 -02 -19) 中的车站施工方法及综合情况一览表进行确定，三条平行隧道岛式站台车站方案断面图如图1 所示。本文对该车站结构的施工力学行为进行了二维有限元数值模拟分析研究。

图1 　三条平行隧道岛式站台车站断面(单位:mm)

1 　地形地质概况

林和西路站位于天河北路与林和西路交叉口， 呈南北向，周围超高层的地域标志性建筑物较多，为该地区主要城市景观结点之一。该车站的主要特点:车站所在的林和西路现状道路较窄，交通繁忙; 站两侧建筑物距离较近，站位东、西向调整幅度非常有限;站位所处位置两旁建筑物的地下室已超出道路规划红线，造成出入口及风亭的布置困难;客流量较大;地下管线都很密集。场地为珠江一级堆积阶地，第四系覆盖层以人工堆积、冲洪积、残积为主，厚5. 1～14. 5 m ， 局部可见透镜体状淤泥质土和细砂， 地质构造简单，未发现有断层通过。

林和西路站所在的地层从上到下为:人工填土、冲积粘土层、残积土层、岩石强和中等风化带、岩石风化带和岩石微风化带。该段地层水文地质主要为部分地段砂层孔隙水及中风化岩裂隙水，稳定地下水位埋深1.90～5.70 m 。

2 　施工过程力学行为有限元模拟分析

2. 1 　基本考虑

为了考察该车站主体结构、普通盾构管片和临时支护在施工过程中的可行性与安全性以及围岩的稳定性，采用二维有限元对车站修建整个过程进行了数值模拟分析。采用平面应变有限元法、围岩本构选用Drucker -Prager (D -P) 准则、支护衬砌用弹性本构、用单元的“ 生(alive) ”与“ 死(kill) ”的性质和等效释放载荷的概念来模拟隧道的开挖[3 ] 。使用等参四边形单元(plane42) 模拟围岩，梁单元(beam3) 模拟主体结构、普通盾构管片衬砌和临时支护结构。计算边界为:左右边界为1. 5 倍三连拱隧道跨度，下边界为1 倍三连拱洞室高。整个模型高33. 12 m ， 宽80 m ， 轨面埋深为20. 0 m 。为了获得较为可靠的分析结果，本次采用大型通用有限元软件ANSYS 程序进行了数值分析，其有限元网格划分如图2 所示。

2. 2 　力学参数针对林和西路站地质勘测，将其从上到下围岩

图2 　有限元网格

地质情况综合合并简化为3 层材料性质的岩土体进行计算分析，即地表浅层(合并了人工填土、冲积粘土层和稍密残积土层) 、隧道所在层(中密残积土层) 和隧道底层(岩石各种风化带)，其合并后地层参数为各合并层参数按层厚的加权平均值。盾构隧道管片衬砌采用C50 钢筋混凝土，考虑到接头对管片结构整体抗弯刚度的影响，取刚度折减系数为0. 8 、弯矩增大率系数为0. 3[4 ] 。主体结构为C30 钢筋混凝土，临时支护钢支撑用14 号工字钢(A3 钢，惯性距712 ×10-8m4，面积21. 5 ×10-4m2，截面高14 cm) 、每米一榀;喷混凝土用C20 混凝土，厚度为25 cm ; 最后修筑的二次衬砌为C30 钢筋混凝土。拱顶地层加固范围为2. 0m ， 加固区岩体和超前支护采用将围岩参数提高的等效方法进行模拟。所有材料物理力学参数列于表1 中。

2. 3 　开挖模拟过程概述用暗挖法中CRD 工法施工，其施工顺序(图3) 为:首先进行在自重作用下初始地应力场的模拟计算; ① 开挖左右盾构区间隧道; ② 超前支护或地层加固，开挖左侧上导洞并修筑左侧拱部结构; ③ 开挖左侧下导洞并修筑左侧拱底结构; ④ 超前支护或地层加固，开挖右侧上导洞并修筑右侧拱部结构; ⑤ 开挖右侧下导洞并修筑右侧拱底结构后修筑二次衬砌结构; ⑥ 开挖左右两侧联络通道。其荷载释放率初期支护施作好后为75 % 、主体结构(二次衬砌) 施作好后为25 %[3 ] 。初期支护与二次衬砌共用节点，即假设不发生滑动、二次衬砌随着初期支护的变形而变形。

表1 　施工过程力学行为有限元模拟分析的材料物理力学参数

图3 　车站开挖顺序

3 　计算结果分析

3. 1 　盾构隧道随车站结构修建的力学分析

左、右盾构隧道最大弯矩和相应轴力随开挖过程变化见表2 ， 盾构隧道的部分弯矩图和轴力图见图4 。由内力图可看出，随着车站的开挖，盾构隧道的受力从比较合理变成了局部出现较大的内力(出现在临近中洞侧) 。在左侧盾构隧道开挖中洞左上角部分土体(步骤2) 、右侧盾构隧道开挖右上角部分土体(步骤4) 时，管片衬砌最大弯矩和相应轴力增大了2 倍左右，对管片结构混凝土拉压应力影响不大;在随后的左侧盾构隧道中洞开挖(步骤3 、4 、5) 、右侧盾构隧道中洞的右下角开挖(步骤5) 时，管片结构的变形和内力重新调整，使得弯矩有所下降，而轴力增加，对结构的受力是有利的;在修建联络通道时(步骤6) ，因管片结构右侧的土体被彻底地移去，又加上联络通道与管片结构的刚接作用，使得刚接处弯矩和轴力都急剧增大，这对管片结构的受力是极为不利的。

表2 左右侧盾构隧道管片衬砌结构最大弯矩和相应轴力随开挖过程的变化

注释:左侧为弯矩图(单位:N·m) ，右侧为轴力图(单位:N) ，从上到下分别为步骤1 、步骤2 和步骤6 图4 　盾构隧道弯矩和轴力图

总的来说，中洞的开挖与修建对盾构隧道结构修建对盾构隧道结构的受力相当不利，故要采取相应的受力影响不大，可采用普通管片衬砌，但是可适当的措施，如改刚接为搭接和对管片施加临时支撑等。增加洞室间的距离，降低因中洞的开挖对盾构隧道围

3. 2 　车站主体结构的力学分析岩的扰动，从而减小所产生的附加弯矩。联络通道的中洞结构最大弯矩和相应轴力随开挖过程的变化见表3 ， 中洞的部分弯矩图和轴力图见图5 。由计挖右侧拱底部分时，其弯矩又增大了，这是因为跨度算结果可知:随着中洞的开挖，衬砌上的内力随着地达到了最大;在修建联络通道时，中洞左侧与联络通应力重分布而变换，特别在实施步骤3 时，中洞拱脚道交接处的弯矩最大值为371 kN·m ， 轴力最大值左侧弯矩达254 kN ·m ， 因处于偏压下，故弯矩较为2 490 kN ， 这是因中洞结构两侧的土体被移去和大;然后实施步骤4 时，拱顶和拱脚的弯矩值在数值联络通道与管片结构的刚接，使得连接处弯矩和轴上都有所下降，这是由于偏压减小而导致的;但在开力都急剧增大，这对结构的受力是极为不利的。

表3 　中洞结构最大弯矩( M)和相应轴力(N) 随开挖过程的变化

图5 　车站结构弯矩(左侧) 和轴力(右侧) 图

总的来说，中洞的开挖其洞室是稳定的，所采用的临时支护结构和二次衬砌结构是安全的，但应加强拱顶开挖前的超前支护和早喷混凝土，封闭开挖的洞室，从而减小对地层的扰动。结构体本身以增大二次衬砌仰拱拱跨比和适当加大两侧拱腰厚度等措施来增加结构的安全性。联络通道的修建对车站主体结构的受力不利，故应采取改刚接为搭接等措施。

3. 3 　联络通道结构受力分析

联络通道的弯矩图和轴力图见图6 ， 其最大弯矩值达到了123. 7 kN·m ， 相应轴力仅为138. 8 kN ， 出现在连接处; 而非连接处的弯矩为54. 3 kN·m ， 相应轴力为130 kN 左右。表明联络通道与管片衬砌和中隧道二次衬砌的刚接对其结构的安全性相当不利，所以，要将联络通道与管片衬砌和中隧道二次衬砌的刚接改为搭接，这样联络通道结构的受力才是安全的。

图6 　联络通道结构弯矩(左侧) 和轴力(右侧) 图

4 　结　论

针对广州地铁三号线林和西路站，按照其车站规模和相应技术指标，本文提出了三条平行隧道岛式站台车站方案以及设计了主体结构参数，并对该车站结构的施工力学行为进行了二维有限元数值模拟分析。分析结果表明:

(1) 将联络通道与管片衬砌和中隧道二次衬砌的连接从刚接改为搭接后，本文提出的三条平行隧道岛式站台车站主体结构的受力是合理安全的。

(2) 在盾构法隧道基础上修建三条平行隧道地铁车站的思路是切实可行的，其车站主体结构和临时支护结构是安全的，这可缩短建设周期、提高盾构机的作业长度和利用率，因而可从总体上降低工程造价。

(3) 对盾构隧道，采取管片与联络通道的连接由刚接改为搭接措施后，管片可按同样条件下的区间隧道设计，但应对拼装管片进行特殊考虑，以利于联络通道修建时管片的拆卸和再利用。在实际工程应用中，应对车站内站台、站厅与其它辅助用房的连接等构造细部进行设计研究，以及进一步研究在扩挖修建车站主体结构时对周围环境的影响等。本文的研究成果，对今后采取在区间盾构隧道的基础上修建地铁车站的设计与施工技术方面，有一定的参考价值。

参考文献

[1 ] 李围，何川，李志南，等. 地铁车站盾构法综合技术在我国的应用前景探讨[ C]. 见:地下铁道专业委员会第十四届年会论文集. 北京:中国科学技术出版社，2001

[2 ] 施仲衡，张弥，王新杰等. 地下铁道设计与施工[ M ]. 陕西科学技术出版社，1997

隧道的修建方法范文第2篇

地铁施工的主要方法：明挖法是先将隧道部位的岩(土)体全部挖除，然后修建洞身、洞门，再进行回填的施工方法。明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大。明挖法的关键工序是：降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。主要有：(1)混凝土和钢结构支撑支护方法。(2)土钉墙支护技术。(3)地下连续墙支护技术。(4)混凝土灌注桩支护技术。(5)型钢支护技术。(6)锚杆(素)支护技术。(7)放坡开挖技术。浅埋暗挖法又称矿山法，起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程，是中国人自己创造的适合中国国情的一种隧道修建方法。适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深小于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。浅埋暗挖法的核心技术被概括为18字方针：管超前、严注浆、短开挖，强支护、快封闭、勤量测。盾构法是利用盾构机进行隧道开挖，衬砌等作业的施工方法。盾构机是一种带有护罩的专用设备，利用尾部已装好的衬砌块作为支点向前推进，用刀盘切割土体，同时排土和拼装后面的预制混凝土衬砌块。我国应用盾构法修建隧道始于20世缈50-60年代的上海，目前我国盾构机数量超过100台，盾构法已经成为地铁区间施工的最安全的主要施工方法。洞桩法(PBA)工法就是将传统的地面框架结构施工方法(即在地面先做基坑围护桩，然后从上向下进行基坑土方开挖，必要时加撑防止基坑变形，开挖到底后从下向上施工框架结构)和暗挖法进行有机结合，即在地面上不具备施工基坑围护结构条件时，改在地下提前暗挖好的导洞内施作围护边桩、中柱、底梁和顶粱、顶拱共同构成桩、粱、拱(PBA即为桩Pile、梁Bea m、拱Arc三个英文字母的简称)支撑框架体系，承受施工过程的外部荷载，然后在顶拱和边桩的保护下，逐层向下开挖土体，施工内部结构，最终形成由外层边桩及顶拱初期支护和内层二次衬砌组合而成的永久承载体系。

地铁车站施工方法：明挖顺筑法是目1前我国地铁车站采用最多的一种修建方法，主要有放坡明挖和维护结构内的明挖(即基坑开挖)两种方法。明挖顺筑法技术上的进步主要反映在基坑的开挖方法和维护结构上，适应于不同的土层，基坑的维护结构主要有地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、SMWI法桩，工字钢桩、加木背板和钢板桩围堰等。在基坑开挖方面，有代表性的是时空效应理论。上海地铁总结出在软弱地层中开挖、支撑和结构施工的一套方法。首先采用头口井进行基坑降水，以提高基地被动土的强度，然后，对基坑实施分段开挖，随挖随支撑，控制坑底暴露时间(或对底板地层进行预加固)，适时地浇注底板结构。同时，对基坑、周边管线和建筑进行严密监测，发现问题及时采取措施。在基坑维护方面的主要施工技术有3种：①地下连续墙。②人工挖孔桩和钻孔灌注桩。③SMW工法桩。

盖挖逆筑法适用于地铁车站的修筑，明挖法相比，其优势在于减少交通封堵时间，减轻施工对于环境的干扰，其区别在于主体结构的施工顺序上。该方法的主要施工技术措施为：①支撑桩采用以H型钢为柱芯的钢管或钻孔灌注桩，满足了沉降的控制要求；②采用1地下连续墙低注浆的方法，增强基底持力层的刚性，使地下连续墙与临时支撑柱共同承受部荷载，以减小差异沉降；④逆作法开挖支撑施工工艺中，利用混凝土板对地下连续墙的变形起约束作用，在暗挖过程中采用一撑两用的合理方法，大大减少了工程量，加快了工程进度，控制了墙移。

地铁施工中的辅助工法：城市地铁施工中，辅助工法是一项必不可少的重要技术，有时甚至涉及工程的成败。采用辅助工法的主要目的是为工程主体顺利施工创造条件，或出于工程安全考虑，或为保护建、构筑物等。目前采用的辅助工法主要有：1)降水(和回灌)有井管降水、真空降水、电渗降水等。2)洼浆主要用于止水或加固地层，以防坍陷沉或结构治水。注浆方式主要有软土分层注浆、小导管注浆、TSS管注浆、帷幕注浆等，注浆材料有普通水泥、超细水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化学浆等。3)高压旋喷或搅拌加固主要用于地层加固，盾构法隧道的始发和到达端头常用高压旋喷或搅拌加固，联络通道也常用此法加固地层。4)钢管棚用于暗挖隧道的超前加固，布置于隧道的拱部周边，管棚一般都要进行注浆，以获得更好的地层加固效果。5)锚索或土钉预应力锚素主要用于基坑维护结构的稳定，以便提供较大的基坑内作业空间。6)冷冻法主要用于止水和加固地层，多用在盾构隧道出发、到达端头、联络通道和区间隧道局部具流塑或流沙地层的止水与加固。

隧道的修建方法范文第3篇

隧道出口处修建之前，已经结束了桥梁的建设。建桥台的时候，实施出口边坡的开凿，降低了以下方围岩给上部的力，缩小滑坡面积，从而加强岩体上部的下滑作用，降低了边坡的安全性，增加了上方岩体滑坡的可能性。所示，桥台修建过程中，进行C，B，D的开凿，使得滑动面从A，B，E，F减少到B，E，F，从而使山体的抗滑能力降低。某些坡体由于隧道出口处围岩炸开而振动，不仅扩张了已存在的节理、裂缝，也出现了新的节理、裂缝，同时还使岩体的软弱夹层移位，导致上部坡体滑落。因为此时桥台已建成，隧道开裂使桥台发生震动，影响其稳定性。除此之外，隧道的开凿使应力分布改变，洞边围岩由三维应力变成二维，增加了松动圈的径长，而且洞周围净空发生移位，洞室上方的岩体又发生滑移，扩张了裂缝，降低了坡体的牢固性，因而发生上部坡体的滑坡现象。坡体风化过度的影响。由于施工的原因，影响了边坡的岩体稳定性，扩大了裂缝，岩石发生移位，往后运输时，更促进了自然因素以及人为因素对边坡风化作用的影响，从而导致发生岩体滑落以及坡体震动的情况。

2施工策略

为了防止山体发生滑坡等一系列不稳定现象，应该确保五一村山体在进行隧道修建过程中尽量不受影响;隧道炸开的过程中，尽量防止桥台不受损害;为了保证车辆以及桥梁不受伤害，应避免隧道开通时高边坡滑落碎石的现象发生。对于此边坡出现的牢固性事故，根据当时的地理环境，考虑到隧道出洞的建设条件、施工技能，经过精心的探讨分析应对策略，制作了以下方法:利用塑料导爆管非电起爆、预裂炸开技能，设置新的主洞炸开参数抛弃隧道出口处的全部开凿，应用上台阶小导坑先行出洞的开凿策略，根据连拱隧道中导坑设置小导坑断面大小。增强左洞主洞支护参数，按照岩体节理布局合理分布锚杆方向。针对已经开工的桥梁，通过土层掩盖的方式予以维护，同时安装横向空眼降低炸开力度，从而确保桥台的安全。通过主动防护网和被动网同时使用的方式保护仰坡的安全。适宜的增加明洞长度。将相对位移的勘测点设置在隧道上部坡体、洞内和桥台处，测点设计在节理面、断层面两侧和洞口不密实的覆盖面周围，每天做2次观察。

3炸破控制策略

隧道的修建方法范文第4篇

Abstract: highway is the economy of the blood vessels. A region's economic development, cannot leave the convenient transportation, and roads are the most widely, the most convenient transportation channel. Along with the rapid development of highway construction, mountainous and hilly terrain of such complex section of tunnel engineering more and more, highway tunnel construction of a modern traffic construction in a key projects. This paper analyzes the common quality of highway tunnel, and the various tunnel detection technology research.

中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：

1.前言

丘陵、山地及高原的面积大约占我国土地总面积的70%。之前在山区或丘陵地带修建公路时，主要以盘山绕行为设计方向，极少涉及隧道的修建。近年来，国民经济快速发展的同时带动了我国交通建设的迅猛发展，修建的公路里程日益加长，公路等级也越来越高。随着公路交通的逐年发展，技术水平的不断进步，公路隧道也快速发展起来。公路修建过程中，如果遇到山岭、丘陵、甚至江河的阻碍，都可以通过修建隧道的方法继续施工，这样，不仅可以缩短公路里程，节约土地，还能够保障车辆行驶安全，有时还可以减少施工工作量。

但是，修建公路隧道与修建一般公路或桥梁相比，它的建设管理更为复杂，建设难度更大。因此，随着我国隧道规模越来越大，建设过程中也出现了越来越多的病害或质量问题，为我国的公路隧道建设带来很大的挑战。工程师和建设者要正确面对隧道建设中出现的质量问题，认真研究隧道质量检测技术及解决方案，保证公路交通的安全运营。

2.公路隧道的常见质量问题

公路隧道在它与众不同的功能性及结构性要求下，往往比其他建设工程的施工难度要大。而且，会出现很多质量问题，比如：洞内渗漏水、衬砌裂缝、拱墙背后脱空、限界受侵、喷射混凝土支护不平整等等，只有正确认识到这些问题的成因及现象，才能找出解决办法。

2.1洞内渗漏水

公路隧道在建设的过程中以及建成之后，多少都会受到地下水的影响。如果支护技术不成熟、衬砌密度不够、混凝土中间存在空隙、振捣不到位，隧道的墙、拱就会出现滴水、渗水、漏水现象，隧道路面也会出现冒水现象。这种情况会对行车安全带来隐患，甚至威胁到衬砌结构稳定。

2.2衬砌裂缝

衬砌开裂通常都是因为多种原因综合作用导致的，主要因素有两方面：一是设计局部不符合实际地形，隧道的结构设计受力不均。二是施工方法不规范，管理不当。其中，施工方面的问题主要因为拆除模型时间过早、基底清理得不够干净、混凝土灌注速度不对、衬砌厚度不均匀等原因。

2.3拱墙背后脱空

拱墙背后脱空是拱墙与初期支护之间存在空洞，导致隧道表层结构不稳定。其原因是由于预留的防水卷材不足、混凝土水灰比调整不及时、没有有效堵塞初期支护与堵头模型间的空隙。

2.4限界受侵

建设公路隧道的过程中，可能会遇到比较松软的地层，围岩在较大的地压时会产生很大的变形，不当的施工方法或不及时正确支护都可能造成塌方。通常施工人员会为了保证施工安全而急于修筑，从而忽视了断面界限，使界限受侵。也有可能因为在混凝土浇筑衬砌过程中模板刚度、强度不足而走模，导致限界受侵。

2.5喷射混凝土支护不平整

用混凝土喷射支护表面时，经常会出现波浪状、葡萄状或丘陵状等凹凸不平的现象。支护表面不平整，严重影响到防水板等防水材料的铺设。这种现象可能是由于超挖过度，又没有使用光面爆破的原因引起的。也有可能是因为混凝土本身质量不合格或钢筋网、钢拱架和格栅拱不平的原因。

3.公路隧道质量的检测技术

随着科技的不断发展，公路隧道的检测技术也越来越发达。各种各样的检测技术层出不穷，不但可以精确地检验出隧道存在的质量或环境问题，而且，对完工隧道的损坏也越来越小。我国在发展公路隧道修建水平的同时，对隧道的检测技术也颇有研究，特别是无损检测技术，在公路隧道质量检测中得到广泛运用。隧道检测技术为公路隧道的安全运营做出了巨大贡献。

3.1地质雷达检测技术

地质雷达检测技术是一种通过光谱电磁确定地下介质分布的检测技术。地质雷达主要由主机、两根天线以及配套软件三部分组成,其中，发射天线发射出的高频脉冲电磁波向地下传播，它的电磁场强度、途径及波形都会因所通过的介质介电常数不同而变化，并反射一部分电磁波由接收天线接收。雷达主机则对这部分反射波进行处理，从而推断出介质结构。地质雷达检测技术在检测隧道初期支护、混凝土不连续面、二次衬砌的厚度和背后空洞上有很好的效果。

3.2激光断面仪检测技术

隧道激光断面仪检测法是以某个物理方向为起算方向，间隔一定的角度或距离连续测定断面仪旋转中心与开挖的实际轮廓线交点之间的矢径，以及该轮廓线矢径与水平方向的夹角，实际开挖的轮廓线即所有矢径端点通过依次相连形成的曲线。若对隧道轴向间隔一定距离的数个断面进行测量，还能够计算出欠挖方量、超挖方量等数据。隧道建设在完成临时支护和初次衬砌后，以及隧道二次衬砌完工后的现场检测中，都要用到激光断面仪检测技术在同一里程处进行检测，以得到断面轮廓的数据资料，掌握隧道施工情况。

3.3回弹法检测技术

隧道工程在完成二次衬砌的修建后，通常采用回弹法对隧道质量进行检测。检测过程中，检测点应均匀分布在测区范围内，每两个测点之间至少相距30mm,一个测区中设置16个回弹值，分别去掉3个最大值和最小值，再以其余10个值得平均值为该测区最终回弹值，最后，换算并推定测区二次衬砌的混凝土强度。由于回弹法操作的可能性限制，一般是在隧道拱墙上端布置测区，将回弹仪安置成水平状态，正常情况下不必调整角度或修正浇筑面。

3.4声波反射法检测技术

由锚杆、围岩和混凝土砂浆组成的结构中，若从锚杆端点处发射弹性波，波会沿着锚杆传播并向四周辐射能量，并在锚杆和砂浆、围岩和砂浆之间的界面进行反射或透射。变截面杆是对锚固体系的简化，通过对其研究可以发现：当变截面杆的截面材料或面积不一样时，在之上传播的弹性波会在这个截面上发生反射及透射，并且反射波纹与透射波纹因材料类型或截面面积不同而不同。锚杆、围岩和砂浆的波阻抗差异很小，所以，当它们之间接触密实的时候，由锚杆发出弹性波几乎完全透射进入围岩，少数反射回来的能量信号也非常有规律。但当这三者之间没有均匀密实地浇灌时，砂浆中就会出现空腔等不密实段，弹性波就会在这些空腔与砂浆、锚杆与空腔的界面上产生变化较大、能量较强的反射。根据这个原理，用仪器接收锚杆上反射回来的信息，分析各个界面反射波的强度及反射时间的长短，即可测定锚杆长度和锚固的整体质量。锚杆质量检测仪就是进行声波反射检测的常用仪器，一般具有设置参数、采集数据和存储的功能。但对数据的精细处理还需借助相应的软件。

3.5火焰检测技术

隧道火焰检测技术从检测距离上分类可以分为接触式检测和非接触式检测两种方式。前者主要以温度和烟雾浓度为参数，后者则是利用红外线或紫外线测温技术和视频技术进行检测。隧道火焰检测技术是火灾检测的重要手段。

4.结语

公路隧道质量问题是事关公共安全、经济稳定的重要问题。受人为、自然、技术等因素影响，它的表现形式多种多样，具有不同程度的危害性。为了尽可能减少甚至消除公路隧道质量问题，必须在公路隧道从设计到施工保养的各个环节严格把关，积累经验，因地制宜，探索出新技术、新工艺，不断提高隧道施工水平，以确保施工安全及隧道质量，造福社会。

参考文献:

隧道的修建方法范文第5篇

关键词：电力隧道；质量通病；薄弱点；质量检测；运行维护

作者简介：张彦辉（1984-），女，吉林长春人，华北电力大学经济与管理学院硕士研究生，北京市电力公司检修分公司，助理工程师。（北京 102102）张洪青（1962-），男，山东蓬莱人，华北电力大学经济与管理学院，副教授。（北京 102206）

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0178-02

北京地区电力隧道的建设始于20世纪70年代，截至2010年9月底，其总长度已超过620千米，负载着首都几乎所有的主网电缆和众多配网电缆的运行，是首都电网重要的通道资源和地下电网安全可靠运行的基础保障。

然而，北京市电力隧道的建设存在多种特点，如跨越年代长、发展速度快、结构形式多样、周边地下建设干扰频繁等。当今，对地下电力隧道的运行维护，主要以人工巡视为主，发现问题手工导入，从而建立隧道隐患记录，并随周边环境的复杂程度和维护经验调整巡视频率。然而，仅仅凭借人工巡视和运行经验来避免隧道缺陷和外力破坏，其难度是相当之大。所以，归纳总结电力隧道的通病，进而抓住薄弱点，按其成因配以合理的检测手段，将有效减免事故率，并且对于节约人力、提高效率、全面提升经济效益和电力隧道的健康水平有着十分重要的意义。

一、电力隧道现状

北京市电力隧道按照建设年代大致可划分为三大类，即20世纪70-80年代、20世纪90年代-21世纪初、2003年及以后。下面将分别进行论述。

1.20世纪70-80年代修建的电力隧道

在此期间修建的多为砖混结构电力隧道和部分顶管电力隧道。[1]据不完全统计，截至1989年末，北京市共有电力隧道82.5千米，由于这些隧道建设时采用的标准与当今的标准有一定差距，且运行后环境干扰因素多，经历了30多年的运行，部分电力隧道已经出现了墙体开裂、主筋锈蚀失去抗拉强度、混凝土保护层脱落、本体强度降低等问题，存在塌陷与断裂的隐患，如图1所示。

2.20世纪90年代至21世纪初修建的电力隧道

在此期间修建的多为明开现浇结构电力隧道和单衬砌暗挖电力隧道。[1，2]自1990年初至1999年末，全市共建设电力隧道约347.5千米，由于单衬砌暗挖电力隧道本身结构问题，如图2所示，此类型隧道渗漏严重，背后土体可能存在孔洞，对运行带来安全隐患。

3.2003年以后修建的电力隧道

2003年至2010年10月底，北京共修建电力隧道约190.5千米，多为双衬暗挖电力隧道部分盾构电力隧道。[2]这两类隧道质量相对较好，但早期修建的双衬暗挖电力隧道，因结构面层强度低，在外部水压作用下多发生面层开裂及脱落缺陷。近年来随着地铁、热力、燃气等地下工程的大规模开展，电力隧道周边土体产生了扰动，局部地段电力隧道在地下穿越管线后出现了结构开裂、变形、沉降等现象。

二、电力隧道的质量通病及成因

在北京地区，电力隧道病害的类型主要有水害、衬砌裂损、衬砌侵蚀和衬砌支护结构质量缺陷。而其中最常见的病害形式是水害。

1.隧道水害

水害不仅本身对隧道结构产生危害，降低衬砌结构的可靠性，导致衬砌失稳破坏，而且还会引发其他病害，对隧道整体结构的稳定影响很大。隧道渗、漏水，积水，将会造成衬砌开裂或使原有裂缝发展变大，加重衬砌裂损；当地下水有侵蚀性时，会使衬砌混凝土产生侵蚀，并随着渗漏水的不断发展，混凝土侵蚀日益严重。

调查资料表明，大部分的隧道存在不同程度的水害，其中，浅埋暗挖型式的隧道尤为严重，其原因主要有：隧道本身的结构形式对防水处理的要求更高；防水材料的选择不当；施工过程中的防水处理粗糙；竣工验收缺乏有效的检测手段。

2.衬砌裂损

衬砌裂损病害主要变现为衬砌的变形、开裂和错台，而衬砌一旦开裂，将会给地下水打开一条外渗的通道，引发隧道严重水害，进而就会产生衬砌混凝土的侵蚀。

隧道发生衬砌裂损的主要原因有：节段未成环；回填不及时或不密实；衬砌背后临时支撑未能全部拆除，形成集中荷载；拆模过早；围岩膨胀。

3.衬砌侵蚀

隧道内金属构件的锈蚀、混凝土衬砌的侵蚀破坏都属于腐蚀病害。一般混凝土具有良好的耐久性、耐腐蚀性和较高的强度。但是，一旦由于地下水的侵入、衬砌受到侵蚀介质经常作用，就会出现起毛、酥松、蜂窝麻面、起鼓剥落、孔洞露石、骨料分离等材质破坏，导致材料强度降低，衬砌厚度变薄，渗、漏水严重，降低其使用寿命。

4.衬砌支护结构的质量缺陷

该缺陷类型只针对浅埋暗挖的工程结构，近年来北京地区多采用该种形式的隧道结构型式，一般采用复合衬砌支护结构——初期支护和二次模筑衬砌。其中初期支护承受施工过程中所产生的全部基本荷载，二次模筑衬砌则作为提高结构安全度的储备结构。初期支护和二次模筑衬砌共同承受特殊荷载，如地震荷载、人防荷载等。

初期支护是一个总称，它有不同的组合形式，北京地区近年来多采用：喷射混凝土 +网构钢架+钢筋网支护。支护参数有喷层厚度、网径、钢拱架间距等，在施工过程中有任意条件与设计要求存在差异都会对隧道整体结构造成一定程度的影响。而钢拱架间距、混凝土喷射厚度及回填注浆密实度都成为影响结构质量的关键因素。

三、相应的质量检测手段

上述的隧道质量通病需要借助一些经验及检测设备来进行测试，现今市场上也存在着多种试验设备，通过应用效果及对比，主要有以下几种实用且有效的检测方法和相关经验：

1.外观检测

隧道水害、衬砌裂损、衬砌侵蚀都可以通过隧道的外观检测来进行初步判定。

通过对隧道整体的外观检测，判定隧道内部是否有渗、漏水点，洞内空气是否潮湿，甚至有无积水、涌水现象。当衬砌受到地下水的作用同时，也会产生腐蚀效应。[3]一般发生在隧道的拱部、边墙、仰拱、排水沟等各部位。

对于衬砌裂损的观测，更加关注的是及其发展程度是否会导致隧道整体失稳，这可以从以下方面进行判断：衬砌开裂或错台长度大于10m，宽度大于5mm，且变形继续发展，拱部开裂呈碎块状的；拱顶压溃范围大于3m2 ，衬砌有可能剥离、剥落，落下块体大于砖块的；滑坡滑动使衬砌移动加速，衬砌变形、移动、下沉发展迅速者，则砌体变形或移动速度大于10mm/d，这些现象都能说明衬砌的整体失稳。

2.混凝土检测设备

理论上将混凝土不密实、内部有空鼓，混凝土有贯通性裂缝，混凝土厚度不足，混凝土强度不足统称为混凝土类缺陷。检测这些缺陷，目前有如下设备供选择。

（1）回弹仪。混凝土回弹仪用以测试混凝土的抗压强度，是现场检测用的最广泛的混凝土抗压强度无损检测仪器。这是获取混凝土质量和强度的最快速、最简单和最经济的测试方法。

（2）混凝土超声波测试仪。混凝土超声波测试仪用于混凝土的无损检测，能测定混凝土的强度、混凝土的均一性、弹性模量、裂缝、蜂窝、火烧或霜冻后引起的缺陷。

（3）混凝土厚度测试仪。混凝土厚度测试仪是一种无损检测仪器，用于测量混凝土板、混凝土路面、隧道的衬砌、墙体以及其他板状结构的厚度。它是基于冲击回波的原理来测量混凝土厚度的。

3.钢筋检测

在浅埋暗挖结构隧道中，对钢筋的检测主要有钢拱架的间距、锈蚀情况、保护层厚度等。应用的设备仪器如下：

（1）钢筋探测仪。钢筋探测仪能够一次完成大面积钢筋分布情况的数据采集，精确检测大面积钢筋保护层厚度，确定钢筋位置，间距和直径，能够显示钢筋分布情况，一次采集探测面数据，可逐点分析，便于建立整体的判断，而非对某一点的判断。

（2）钢筋锈蚀检测仪。钢筋腐蚀检测仪可检测混凝土结构中钢筋的腐蚀情况及发生腐蚀的可能性，能够大面积快速检测。

（3）隧道综合检测。目前，在隧道检测技术中，应用最为广泛且有效的仪器是“探地雷达测试仪”，[4]在北京电力隧道的运行维护中也已展开了大规模的实践应用，这套测试设备不仅可以测到钢拱架的间距，而且对衬砌的密实度、衬砌背后土体的完整性和含水性都可以做出相关的判断，下面就列举一个具体的试验案例：

北京某地区一段电力隧道，与地铁4号线有交叉段，结构为单衬暗挖2.0m*2.5m，隧道内敷设有一路220kV、两路110kV及多路10kV电缆，通风不畅。测试段内东侧墙壁有明显龟裂；底板一处存在明显孔洞，曾有大量细砂涌出，并且砂子水分很大；从孔洞到西侧墙角线，有一条贯穿地板和步道的裂纹。2010年6月9日，使用探地雷达对该段隧道底板、步道进行测试，分析发现异常信号，怀疑隧道衬砌背后含水量大。7月30日复测，与初测结果基本一致。测试图像如图3所示：

图3 试验数据图像

检测结果初步判定如下：

东侧底板距复测起点1.0m～4.2m范围，衬砌内部不密实、背后含水量大；东侧底部墙角线距复测起点2.0m～2.4m范围，衬砌内部不密实、背后含水量大，3.2m～3.5m范围，衬砌背后含水量大；东侧墙体距复测起点0.3m～0.8m范围，衬砌内部不密实，1.0m～1.6m范围，衬砌背后含水量大。

查阅竣工资料时发现，南长河在此段隧道北侧，施工时曾特别注明隧道上层局部有滞水，通过比较两次检测结果，怀疑隧道衬砌内部存在不密实情况，附近含水量大。

通过几条测线的位置、信号对比，初步怀疑在曾经涌沙的孔洞处，隧道底板结构已经被破坏，其防水、承压能力均降低，且该处周围含水量明显偏高，加之底板、步道上已经形成了明显裂纹，很可能是结构受压所致，但由于现状沟道处于运行状态，无法进行开凿验证，其压力的来源尚无法确定。

四、结论

北京电力隧道的承载量日趋严峻，其结构的稳定性直接关系到电网运行的安全可靠性，对于运行管理单位来说，长期巡视对数据的积累有着非常的必要，运行人员可以根据典型的异常变化及时发现隧道的隐患，根据各种缺陷类型的特点采用不同的测试方法，让隧道检测工作更具针对性和实操性，防患于未然，最大程度的节省人力物力，降低由于隧道结构事故而带来的巨大损失。

参考文献：

[1]北京电力公司.电力基建工程施工艺手册 土建.电缆沟道分册[G].北京：中国电力出版社，2007.

[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥：安徽教育出版社，2004.